29.5: Pássaros

Habilidades para desenvolver

• Descreva a história evolutiva dos pássaros
• Descreva as características derivadas das aves que facilitam o voo

A característica mais óbvia que diferencia os pássaros de outros vertebrados modernos é a presença de penas, que são escamas modificadas. Enquanto vertebrados, como os morcegos, voam sem penas, os pássaros dependem de penas e asas, junto com outras modificações na estrutura e fisiologia do corpo, para voar.

Características dos pássaros

As aves são endotérmicas e, como voam, requerem grandes quantidades de energia, necessitando de uma alta taxa metabólica. Assim como os mamíferos, que também são endotérmicos, os pássaros têm uma cobertura isolante que retém o calor no corpo: as penas. Penas especializadas, chamadas penas de penugem, são especialmente isolantes, retendo o ar nos espaços entre cada pena para diminuir a taxa de perda de calor. Certas partes do corpo de um pássaro são cobertas por penas, e a base de outras penas tem uma porção felpuda, enquanto pássaros recém-nascidos são cobertos por penugem.

As penas não atuam apenas como isolamento, mas também permitem o voo, permitindo que a elevação e o empuxo necessários fiquem no ar. As penas de uma asa são flexíveis, então as penas coletivas se movem e se separam à medida que o ar passa por elas, reduzindo o arrasto na asa. As penas de voo são assimétricas, o que afeta o fluxo de ar sobre elas e fornece parte da força de elevação e empuxo necessária para o voo (Figura\(\PageIndex{1}\)). Dois tipos de penas de voo são encontrados nas asas, penas primárias e penas secundárias. As penas primárias estão localizadas na ponta da asa e fornecem empuxo. As penas secundárias estão localizadas mais perto do corpo, fixam-se na parte do antebraço da asa e fornecem sustentação. As penas de contorno são as penas encontradas no corpo e ajudam a reduzir o arrasto produzido pela resistência ao vento durante o voo. Eles criam uma superfície lisa e aerodinâmica para que o ar se mova suavemente sobre o corpo da ave, permitindo um voo eficiente.

Figura\(\PageIndex{1}\): As penas primárias estão localizadas na ponta da asa e fornecem empuxo; as penas secundárias estão localizadas próximas ao corpo e fornecem sustentação.

O bater de toda a asa ocorre principalmente por meio das ações dos músculos do tórax, do peitoral e do supracoracoideus. Esses músculos são altamente desenvolvidos nas aves e representam uma porcentagem maior da massa corporal do que na maioria dos mamíferos. Eles se fixam em uma quilha em forma de lâmina, como a de um barco, localizada no esterno. O esterno dos pássaros é maior do que o de outros vertebrados, o que acomoda os grandes músculos necessários para gerar força ascendente suficiente para gerar sustentação com o bater das asas. Outra modificação esquelética encontrada na maioria das aves é a fusão das duas clavículas (clavículas), formando a fúrcula ou a espinha da sorte. A fúrcula é flexível o suficiente para dobrar e fornecer suporte à cintura escapular durante a batida.

Um requisito importante do voo é o baixo peso corporal. À medida que o peso corporal aumenta, a produção muscular necessária para voar aumenta. O maior pássaro vivo é o avestruz e, embora seja muito menor do que os maiores mamíferos, não voa. Para pássaros que voam, a redução no peso corporal facilita o voo. Várias modificações são encontradas nas aves para reduzir o peso corporal, incluindo a pneumatização dos ossos. Ossos pneumáticos são ossos ocos, em vez de preenchidos com tecido (Figura\(\PageIndex{2}\)). Eles contêm espaços aéreos que às vezes estão conectados a bolsas de ar e têm suportes ósseos para fornecer reforço estrutural. Ossos pneumáticos não são encontrados em todas as aves e são mais extensos em pássaros grandes do que em pássaros pequenos. Nem todos os ossos do esqueleto são pneumáticos, embora os crânios de quase todos os pássaros sejam.

Figura\(\PageIndex{2}\): Muitos pássaros têm ossos ocos e pneumáticos, o que facilita o voo.

Outras modificações que reduzem o peso incluem a falta de uma bexiga urinária. Os pássaros possuem uma cloaca, uma estrutura que permite que a água seja reabsorvida dos resíduos de volta à corrente sanguínea. O ácido úrico não é expelido como líquido, mas é concentrado em sais de urato, que são expelidos junto com a matéria fecal. Dessa forma, a água não é retida na bexiga urinária, o que aumentaria o peso corporal. A maioria das espécies de aves possui apenas um ovário em vez de dois, reduzindo ainda mais a massa corporal.

Os sacos de ar que se estendem até os ossos para formar ossos pneumáticos também se unem aos pulmões e funcionam na respiração. Ao contrário dos pulmões de mamíferos, nos quais o ar flui em duas direções, à medida que é inspirado e expirado, o fluxo de ar através dos pulmões das aves viaja em uma direção (Figura\(\PageIndex{3}\)). Os sacos de ar permitem esse fluxo de ar unidirecional, que também cria um sistema de troca de corrente cruzada com o sangue. Em um sistema de corrente cruzada ou contracorrente, o ar flui em uma direção e o sangue flui na direção oposta, criando um meio muito eficiente de troca gasosa.

Figura\(\PageIndex{3}\): A respiração aviária é um sistema eficiente de troca gasosa com o ar fluindo unidirecionalmente. Durante a inalação, o ar passa da traquéia para os sacos de ar posteriores, depois dos pulmões para os sacos de ar anteriores. Os sacos de ar estão conectados ao interior oco dos ossos. Durante a expiração, o ar dos sacos de ar passa para os pulmões e sai pela traquéia. (crédito: modificação da obra de L. Shyamal)

Evolução dos pássaros

A história evolutiva dos pássaros ainda não está clara. Devido à fragilidade dos ossos dos pássaros, eles não fossilizam tão bem quanto outros vertebrados. Os pássaros são diapsídeos, o que significa que eles têm duas fenestrações ou aberturas em seus crânios. Os pássaros pertencem a um grupo de diapsídeos chamados arcossauros, que também inclui crocodilos e dinossauros. É comumente aceito que os pássaros evoluíram dos dinossauros.

Os dinossauros (incluindo pássaros) são subdivididos em dois grupos, a Saurischia (“semelhante a um lagarto”) e a Ornithischia (“semelhante a um pássaro”). Apesar dos nomes desses grupos, não foram os dinossauros parecidos com pássaros que deram origem aos pássaros modernos. Em vez disso, Saurischia divergiu em dois grupos: um incluía os dinossauros herbívoros de pescoço comprido, como o Apatossauro. O segundo grupo, predadores bípedes chamados terópodes, inclui pássaros. Esse curso de evolução é sugerido pelas semelhanças entre fósseis de terópodes e pássaros, especificamente na estrutura dos ossos do quadril e punho, bem como na presença do osso da sorte, formado pela fusão das clavículas.

Um fóssil importante de um animal intermediário para dinossauros e pássaros é o Archaeopteryx, que é do período jurássico (Figura\(\PageIndex{4}\)). O Archaeopteryx é importante para estabelecer a relação entre pássaros e dinossauros, porque é um fóssil intermediário, o que significa que tem características tanto de dinossauros quanto de pássaros. Alguns cientistas propõem classificá-lo como um pássaro, mas outros preferem classificá-lo como um dinossauro. O esqueleto fossilizado do Archaeopteryx se parece com o de um dinossauro e tinha dentes, enquanto os pássaros não, mas também tinha penas modificadas para voar, uma característica associada apenas aos pássaros entre os animais modernos. Existem fósseis de dinossauros com penas mais antigos, mas as penas não têm as características das penas de voo.

Figura\(\PageIndex{4}\): (a) O Archaeopteryx viveu no final do período jurássico há cerca de 150 milhões de anos. Tinha dentes de dinossauro, mas tinha (b) penas de voo como as dos pássaros modernos, que podem ser vistas nesse fóssil.

Ainda não está claro exatamente como o voo evoluiu nos pássaros. Existem duas teorias principais, a hipótese arbórea (“árvore”) e a hipótese terrestre (“terra”). A hipótese arbórea postula que os precursores arbóreos dos pássaros modernos pularam de galho em galho usando suas penas para planar antes de se tornarem totalmente capazes de voar. Em contraste com isso, a hipótese terrestre sustenta que a corrida era o estímulo para o voo, pois as asas podiam ser usadas para melhorar a corrida e depois usadas para voar oscilante. Assim como a questão de como o voo evoluiu, a questão de como a endotermia evoluiu nas aves ainda não foi respondida. As penas fornecem isolamento, mas isso só é benéfico se o calor corporal estiver sendo produzido internamente. Da mesma forma, a produção interna de calor só é viável se houver isolamento para reter esse calor. Foi sugerido que uma ou outra — penas ou endotermia — evoluiu em resposta a alguma outra pressão seletiva.

Durante o período Cretáceo, um grupo conhecido como Enantiornithes era o tipo de ave dominante (Figura\(\PageIndex{5}\)). Enantiornithes significa “pássaros opostos”, o que se refere ao fato de que certos ossos dos pés estão unidos de forma diferente da forma como os ossos são unidos nos pássaros modernos. Essas aves formaram uma linha evolutiva separada das aves modernas e não sobreviveram além do Cretáceo. Junto com os Enantiornithes, os pássaros Ornithurae (a linha evolutiva que inclui os pássaros modernos) também estavam presentes no Cretáceo. Após a extinção dos Enantiornithes, os pássaros modernos se tornaram o pássaro dominante, com uma grande radiação ocorrendo durante a Era Cenozóica. Chamados de Neornithes (“pássaros novos”), os pássaros modernos agora são classificados em dois grupos, os Paleognathae (“mandíbula velha”) ou ratites, um grupo de pássaros que não voam, incluindo avestruzes, emas, reias e kiwis, e os Neognathae (“mandíbula nova”), que inclui todos os outros pássaros.

Figura\(\PageIndex{5}\): Shanweiniao cooperorum foi uma espécie de Enantiornithes que não sobreviveu após o período Cretáceo. (crédito: Nobu Tamura)

Conexão de carreira: Veterinário

Veterinários tratam doenças, distúrbios e lesões em animais, principalmente vertebrados. Eles tratam animais de estimação, gado e animais em zoológicos e laboratórios. Os veterinários geralmente tratam cães e gatos, mas também tratam pássaros, répteis, coelhos e outros animais que são mantidos como animais de estimação. Veterinários que trabalham com fazendas e ranchos tratam porcos, cabras, vacas, ovelhas e cavalos.

Os veterinários devem concluir um curso em medicina veterinária, que inclui cursos de fisiologia animal, anatomia, microbiologia e patologia, entre muitos outros cursos. A fisiologia e a bioquímica de diferentes espécies de vertebrados diferem muito.

Os veterinários também são treinados para realizar cirurgias em muitas espécies diferentes de vertebrados, o que requer uma compreensão das anatomias muito diferentes de várias espécies. Por exemplo, o estômago de ruminantes, como vacas, tem quatro compartimentos versus um compartimento para não ruminantes. Os pássaros também têm adaptações anatômicas exclusivas que permitem o voo.

Alguns veterinários conduzem pesquisas em ambientes acadêmicos, ampliando nosso conhecimento sobre animais e ciências médicas. Uma área de pesquisa envolve a compreensão da transmissão de doenças animais para humanos, chamadas de doenças zoonóticas. Por exemplo, uma área de grande preocupação é a transmissão do vírus da gripe aviária para humanos. Um tipo de vírus da gripe aviária, o H5N1, é uma cepa altamente patogênica que vem se espalhando em aves na Ásia, Europa, África e Oriente Médio. Embora o vírus não passe facilmente para os humanos, houve casos de transmissão de pássaro para humano. Mais pesquisas são necessárias para entender como esse vírus pode atravessar a barreira da espécie e como sua propagação pode ser evitada.

Resumo

As aves são endotérmicas, o que significa que produzem seu próprio calor corporal e regulam sua temperatura interna independentemente da temperatura externa. As penas não atuam apenas como isolamento, mas também permitem o voo, fornecendo sustentação com penas secundárias e empuxo com penas primárias. Ossos pneumáticos são ossos ocos em vez de preenchidos com tecido, contendo espaços de ar que às vezes são conectados a bolsas de ar. O fluxo de ar através dos pulmões das aves viaja em uma direção, criando uma troca de corrente cruzada com o sangue. Os pássaros são diapsídeos e pertencem a um grupo chamado arcossauros. Acredita-se que os pássaros tenham evoluído dos dinossauros terópodes. O fóssil mais antigo conhecido de um pássaro é o do Archaeopteryx, que é do período jurássico. Os pássaros modernos agora são classificados em dois grupos, Paleognathae e Neognathae.

Glossário

Archaeopteryx

espécies de transição de dinossauro para pássaro do período jurássico

pena de contorno

pena que cria uma superfície aerodinâmica para um voo eficiente

pluma de pluma

pena especializada em isolamento

Enantiornitos

grupo de pássaros dominante durante o período Cretáceo

pena de voo

pena especializada para voo

fúrcula

osso da sorte formado pela fusão das clavículas

Neognathae

pássaros que não sejam os Paleognathae

Neornithes

pássaros modernos

Paleognathae

ratites; aves que não voam, incluindo avestruzes e emas

osso pneumático

osso cheio de ar

pena primária

pena localizada na ponta da asa que fornece empuxo

pena secundária

pena localizada na base da asa que fornece sustentação

terópode

grupo de dinossauros ancestral dos pássaros